JP2008146329A - 顔特徴点検出装置及びその方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】顔画像を入力する画像入力部12と、探索領域とスケールを決定する探索領域スケール決定部14と、各点の局所的な画像情報から選択される画像特徴点を検出する画像特徴点検出部16と、画像特徴点と対象特徴点の相対位置座標と画像特徴点周辺パターンとを関連付けて記憶した第1の辞書18と、第1の辞書18と画像特徴点周辺パターンとの照合を行なう第1のパターン照合部20と、対象とする特徴点の位置候補を推定する対象特徴点位置推定部22と、第2の辞書24と、第2の辞書24と対象特徴点周辺パターンとの照合を行なう第2のパターン照合部26と、対象特徴点の位置を求める判定部28を備えている。
【選択図】 図1
Description
本発明の第1の実施形態に係わる顔特徴点検出装置10について図1から図6に基づいて説明する。
図1は、本実施形態に係わる顔特徴点検出装置10を示すブロック図である。
次に、図1及び図2を用いて、本実施形態に係わる顔特徴点検出装置10の動作について説明する。なお、図2は、本実施形態に係わる顔特徴点検出装置10の動作を示すフローチャートである。
まず、ステップ1において、画像入力部12は、対象となる顔が撮影された画像を入力する。
次に、ステップ2において、探索領域スケール決定部14は、対象特徴点を検出するための探索領域とスケールを決定する。
まず、特許文献1に示されている円形分離度フィルタを用いて、上記画像から画像特徴点を検出する。
次に、検出された各画像特徴点に対してパターン照合方法を行なう。
検出された2点の瞳位置を基準特徴点として、探索領域とスケールを決定する。
次に、ステップ3において、画像特徴点検出部16は、探索領域内の各点(各画素)の局所的な画像情報から、画像特徴点を検出する。例えば、各画素の輝度値からエッジを検出したりする。
次に、ステップ4において、第1のパターン照合部20は、第1の辞書18を用いて各画像特徴点周辺のパターンの照合を行なう。
上記のようにした探索領域内で検出した各画像特徴点の周辺パターンのそれぞれについて正規化を行う。この画像特徴点の周辺パターンの正規化は、探索領域スケール決定部14で決定したスケールedを用いて、図4に示すように、画像特徴点を中心としてedに所定の係数を乗じた距離adの範囲の矩形領域をサンプリングして、正規化パターンを取り出す。
次に、正規化パターンと第1の辞書18との類似度を算出する。類似度は特許文献1に示されている部分空間法により計算する。
次に、ステップ5において、対象特徴点候補位置推定部22では、第1のパターン照合部20において算出された第1の辞書18の各クラス(位置)に対する類似度を利用して対象特徴点の候補位置を推定する。
次に、ステップ6において、第2のパターン照合部26では、対象特徴点候補位置推定部22で推定された各対象特徴点候補位置の周辺パターンのパターン照合を行なう。そのためにまず、上記で求めた対象特徴点の推定座標(候補位置)を中心にしてその周辺パターンを切り出す。
次に、ステップ7において、判定部28では第1のパターン照合部20における類似度と、第2のパターン照合部26における類似度と、予め学習データより得られた事前確率に基づき算出されるスコアから対象特徴点の位置を決定する。この事前確率については、後から説明する。
第1の辞書18、第2の辞書24の学習時の動作について、図6を用いて説明する。
予め学習用対象特徴点の位置がわかっている学習用顔画像からの学習データに対して、検出時の動作と同様に学習用画像特徴点を検出する。そのときの学習用対象特徴点との正規化座標ベクトルdも記録しておく。
学習用顔画像における学習用対象特徴点の位置でも、学習用対象特徴点の位置を中心にして周辺パターンを切り出し、その後に正規化して正規化パターンを作成しておく。第1の辞書18の各クラスに対応して第2の辞書24を作成する。第2の辞書24は、学習用対象特徴点の正規化パターンの部分空間を記憶しているが、第1の辞書18と関連付けされている。すなわち、第1の辞書18の各クラスの正規化パターンのそれぞれと、同一の画像(例えば、同一人物の同一の学習用顔画像)から切り出した学習用対象特徴点の正規化パターンとがリンクされている。そして、第2の辞書24を使用する場合には、第1の辞書18とリンクされている学習用対象特徴点の正規化パターンを用いる。
このように、第1の実施形態に係わる顔特徴点検出装置10によれば、鼻頂点のように顔特徴点に画像的な特徴が少なく、近傍に必ず画像特徴点候補が検出されない場合にも検出が可能となる。
本発明の第2の実施形態に係わる顔特徴点検出装置100について図7に基づいて説明する。
図7は、本実施形態に係わる顔特徴点検出装置100を示すブロック図である。
次に図7を用いて、本実施形態に係わる顔特徴点検出装置100の動作について説明する。本実施形態においては、第1の実施形態と同様、瞳の2点を基準特徴点として、まずこれらの基準特徴点を検出し、検出された瞳の位置を利用して探索領域とスケールを決定し、対象特徴点が鼻頂点である例について述べる。
本発明は上記各実施形態に限らず、その主旨を逸脱しない限り種々に変更することができる。
本実施形態では瞳の位置を基準特徴点として利用して探索領域とスケールを定めたが、これに限定されるものではない。
本実施形態では対象特徴点として鼻頂点を検出する場合について述べたが、これに限定されるものではない。
本実施形態ではパターン照合に用いる特徴量として濃淡パターンを用いたが、これに限定されるものではない。
本実施形態ではパターンの正規化方法として、画像(対象)特徴点位置を中心として上下左右に同じ距離分を用いたが、これに限定されるものではない。
本実施形態では対象特徴点候補位置推定部122における位置推定に、第1の辞書118との類似度が所定の閾値を超えるクラスに対応する相対位置を用いたが、これに限定されるものではない。
本実施形態では判定部128においてスコアが最大になるものを選択したが、これに限定されるものではない。
本実施形態ではクラスタリング法として、座標を格子状に分割する方法、k−means法を用いたが、これに限定されるものではない。
本実施形態では辞書の作成の際に、画像特徴点位置座標のクラスタリングと、正規化画像パターンのクラスタリングを行なったが、これに限定されるものではない。
12 画像入力部
14 探索領域スケール決定部14
16 画像特徴点検出部
18 第1の辞書
20 第1のパターン照合部
22 対象特徴点位置推定部
24 第2の辞書
26 第2のパターン照合部
28 判定部
Claims (8)
- 顔が写った画像を入力する画像入力部と、
前記画像から対象特徴点を検出するための探索領域を決定する探索領域決定部と、
前記画像の前記探索領域内から画像特徴点を検出する画像特徴点検出部と、
複数の学習用顔画像からそれぞれ求めた学習用画像特徴点の周辺パターンに関する情報、及び、前記各学習用画像特徴点と学習用対象特徴点の相対位置座標とを関連付けた第1の辞書を記憶する第1の辞書記憶部と、
前記画像特徴点の周辺パターンと類似している前記学習用画像特徴点の周辺パターンを前記第1の辞書内の前記複数の学習用画像特徴点の周辺パターンから選択する第1のパターン照合部と、
前記選択された学習用画像特徴点に対応する前記学習用対象特徴点の相対位置座標を抽出する対象特徴点位置推定部と、
前記抽出した相対位置座標に基づいて、前記顔画像から前記対象特徴点の周辺パターンを切り出す対象特徴点周辺パターン検出部と、
前記複数の学習用顔画像からそれぞれ求めた学習用対象特徴点の周辺パターンに関する情報を含む第2の辞書を記憶する第2の辞書記憶部と、
前記対象特徴点の周辺パターンと類似する前記学習用対象特徴点の周辺パターンを前記第2の辞書内の前記複数の学習用対象特徴点の周辺パターンから選択する第2のパターン照合部と、
前記画像特徴点の周辺パターンと前記選択された学習用画像特徴点の周辺パターンの類似度と、前記対象特徴点の周辺パターンと前記選択された学習用対象特徴点の周辺パターンの類似度から前記対象特徴点の位置を求める判定部と、
を備える顔特徴点検出装置。 - 前記第1の辞書は複数のクラスからなり、
前記クラスのそれぞれは、前記相対座標による第1のクラスタリングによって分類されたクラスと、前記学習用画像特徴点の周辺パターンの類似性による第2のクラスタリングによって分類されたクラスとからなり、
前記各クラスの学習用画像特徴点の周辺パターンから抽出された特徴量に基づいて生成された部分空間が、前記クラス毎に格納されている、
請求項1記載の顔特徴点検出装置。 - 前記判定部は、
前記画像特徴点の周辺パターンと前記選択された学習用画像特徴点の周辺パターンの類似度から算出された第1のスコアと、前記対象特徴点の周辺パターンと前記選択された学習用対象特徴点の周辺パターンの類似度か算出された第2のスコアと、前記事前確率に基づく第3のスコアの和から総合スコアを求め、
前記総合スコアの中で最も総合スコアの値が高い前記学習用画像特徴点に対応する前記学習用対象特徴点の相対位置座標を、前記対象特徴点の位置とする、
請求項2記載の顔特徴点検出装置。 - 前記第1の辞書は、
前記複数の学習用画像特徴点の周辺パターンから生成される代表パターン、または、部分空間と、前記相対座標の分布を表わす統計量とを関連付けて格納したものである、
請求項1記載の顔特徴点検出装置。 - 前記第2の辞書内に格納された前記学習用対象特徴点に関する情報は、この学習用対象特徴点に関する情報を抽出した前記学習用顔画像から抽出され、かつ、前記第1の辞書に格納された前記学習用画像特徴点の周辺パターンと関連付けられ、
前記第2のパターン照合部は、前記対象特徴点の周辺パターンと、この対象特徴点の周辺パターンと関連づけられた前記学習用対象特徴点の周辺パターンとの類似度を求める、
請求項1記載の顔特徴点検出装置。 - 前記第1の辞書を2種類有し、
前記各第1の辞書は、異なる画像特徴点検出方法を用いて、前記複数の学習用画像特徴点がそれぞれ生成されている、
請求項1記載の顔特徴点検出装置。 - 顔が写った画像が入力する画像入力ステップと、
前記画像から対象特徴点を検出するための探索領域を決定する探索領域決定ステップと、
前記画像の前記探索領域内から画像特徴点を検出する画像特徴点検出ステップと、
複数の学習用顔画像からそれぞれ求めた学習用画像特徴点の周辺パターンに関する情報、及び、前記各学習用画像特徴点と学習用対象特徴点の相対位置座標とを関連付けて第1の辞書に予め格納する第1の格納ステップと、
前記画像特徴点の周辺パターンと類似している前記学習用画像特徴点の周辺パターンを前記第1の辞書内の前記複数の学習用画像特徴点の周辺パターンから選択する第1のパターン照合ステップと、
前記選択された学習用画像特徴点に対応する前記学習用対象特徴点の相対位置座標を抽出する対象特徴点位置推定ステップと、
前記抽出した相対位置座標に基づいて、前記顔画像から前記対象特徴点の周辺パターンを切り出す対象特徴点周辺パターン検出ステップと、
前記複数の学習用顔画像からそれぞれ求めた学習用対象特徴点の周辺パターンに関する情報を第2の辞書に予め格納する第2の格納ステップと、
前記対象特徴点の周辺パターンと類似する前記学習用対象特徴点の周辺パターンを前記第2の辞書内の前記複数の学習用対象特徴点の周辺パターンから選択する第2のパターン照合ステップと、
前記画像特徴点の周辺パターンと前記選択された学習用画像特徴点の周辺パターンの類似度と、前記対象特徴点の周辺パターンと前記選択された学習用対象特徴点の周辺パターンの類似度から前記対象特徴点の位置を求める判定ステップと、
を備える顔特徴点検出方法。 - 顔が写った画像が入力する画像入力機能と、
前記画像から対象特徴点を検出するための探索領域を決定する探索領域決定機能と、
前記画像の前記探索領域内から画像特徴点を検出する画像特徴点検出機能と、
複数の学習用顔画像からそれぞれ求めた学習用画像特徴点の周辺パターンに関する情報、及び、前記各学習用画像特徴点と学習用対象特徴点の相対位置座標とを関連付けて第1の辞書に予め格納する第1の格納機能と、
前記画像特徴点の周辺パターンと類似している前記学習用画像特徴点の周辺パターンを前記第1の辞書内の前記複数の学習用画像特徴点の周辺パターンから選択する第1のパターン照合機能と、
前記選択された学習用画像特徴点に対応する前記学習用対象特徴点の相対位置座標を抽出する対象特徴点位置推定機能と、
前記抽出した相対位置座標に基づいて、前記顔画像から前記対象特徴点の周辺パターンを切り出す対象特徴点周辺パターン検出機能と、
前記複数の学習用顔画像からそれぞれ求めた学習用対象特徴点の周辺パターンに関する情報を第2の辞書に予め格納する第2の格納機能と、
前記対象特徴点の周辺パターンと類似する前記学習用対象特徴点の周辺パターンを前記第2の辞書内の前記複数の学習用対象特徴点の周辺パターンから選択する第2のパターン照合機能と、
前記画像特徴点の周辺パターンと前記選択された学習用画像特徴点の周辺パターンの類似度と、前記対象特徴点の周辺パターンと前記選択された学習用対象特徴点の周辺パターンの類似度から前記対象特徴点の位置を求める判定機能と、
をコンピュータによって実現する顔特徴点検出プログラム。
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